在数字孪生项目中，精确的相机控制至关重要。相机不仅需要灵活地跟随目标，还要能够平滑地旋转和缩放，以便观察和分析物体的各个细节。今天，我将通过 TouchControlCamera 和 CameraRotate 两个脚本，展示如何实现一个适用于数字孪生的相机控制系统。
1. TouchControlCamera 脚本（触摸一体机 安卓环境）
在数字孪生项目中，可能会涉及到移动端的交互式观察，用户通过触摸屏幕来操控相机，从而查看虚拟物体的各个视角。TouchControlCamera 脚本正是为此设计，它允许用户通过触摸操作来实现相机的旋转和缩放，特别适合移动设备上的数字孪生展示。
主要功能：
- 触摸输入控制：通过手指在屏幕上的滑动或捏合手势，用户可以旋转相机或调整相机与目标物体的距离。
- 直观的视角控制：无论是查看物体的细节，还是放大、缩小某个区域，触摸控制都能提供灵活的操作体验。
- 平滑过渡：采用平滑算法来确保相机的旋转和缩放不会造成突兀感，用户体验更加自然。
代码实现：
using UnityEngine;
public class TouchControlCamera : MonoBehaviour
{
public Transform target; // 主相机要围绕其旋转的物体
public float distance = 3.0f; // 主相机与目标物体之间的距离
[HideInInspector]
public float eulerAngles_x;
[HideInInspector]
public float eulerAngles_y;
public float distanceMax = 10; // 主相机与目标物体之间的最大距离
public float distanceMin = 1; // 主相机与目标物体之间的最小距离
public float xSpeed = 5.0f; // 主相机水平方向旋转速度
public float ySpeed = 5.0f; // 主相机纵向旋转速度
public int yMaxLimit = 80; // 最大y（单位是角度）
public int yMinLimit = -80; // 最小y（单位是角度）
public float dragAreaWidth = 200f; // 屏幕中间允许拖拽的宽度
private Vector2 oldPosition1 = new Vector2(0, 0);
private Vector2 oldPosition2 = new Vector2(0, 0);
private float XX, YY;
private bool isDragging = false; // 是否开始拖拽
// 初始相机位置和旋转
private Vector3 initialPosition;
private Quaternion initialRotation;
private Quaternion currentRotation;
private Quaternion desiredRotation;
void Start()
{
initialPosition = this.transform.position;
initialRotation = this.transform.rotation;
Vector3 eulerAngles = this.transform.eulerAngles; // 当前物体的欧拉角
this.eulerAngles_x = eulerAngles.y;
this.eulerAngles_y = eulerAngles.x;
currentRotation = this.transform.rotation;
desiredRotation = this.transform.rotation;
}
void Update()
{
OneAndTwo();
}
/// <summary>
/// 手指触屏判断
/// </summary>
public void OneAndTwo()
{
Vector3 eulerAngles = this.transform.eulerAngles; // 当前物体的欧拉角
this.eulerAngles_x = eulerAngles.y;
this.eulerAngles_y = eulerAngles.x;
// 一根手指触碰，旋转
if (Input.touchCount == 1)
{
Touch touch = Input.GetTouch(0);
if (touch.phase == TouchPhase.Began)
{
// 记录触摸的初始位置
XX = touch.position.x;
YY = touch.position.y;
// 只有在触摸点在屏幕中间区域时才开始拖拽
if (Mathf.Abs(touch.position.x - Screen.width / 2) <= dragAreaWidth)
{
isDragging = true;
}
else
{
isDragging = false;
}
}
if (isDragging && touch.phase == TouchPhase.Moved) // 只在拖拽时更新旋转
{
this.eulerAngles_x += (touch.position.x - XX) * Time.deltaTime * this.xSpeed;
this.eulerAngles_y -= (touch.position.y - YY) * Time.deltaTime * this.ySpeed;
this.eulerAngles_y = ClampAngle(this.eulerAngles_y, (float)this.yMinLimit, (float)this.yMaxLimit);
XX = touch.position.x;
YY = touch.position.y;
// 使用平滑旋转效果
desiredRotation = Quaternion.Euler(this.eulerAngles_y, this.eulerAngles_x, 0);
currentRotation = this.transform.rotation;
// 平滑过渡
this.transform.rotation = Quaternion.Lerp(currentRotation, desiredRotation, 0.3f);
}
}
// 确保相机保持在与目标物体之间的适当距离
Vector3 vector = (this.transform.rotation * new Vector3(0, 0, -this.distance)) + this.target.position;
// 更新相机的位置
this.transform.position = vector;
}
// 将角度限制到给定范围内
public float ClampAngle(float angle, float min, float max)
{
while (angle < -360)
{
angle += 360;
}
while (angle > 360)
{
angle -= 360;
}
return Mathf.Clamp(angle, min, max);
}
// 新增方法：重置相机位置和旋转
public void ResetCamera()
{
this.transform.position = initialPosition;
this.transform.rotation = initialRotation;
this.eulerAngles_x = initialRotation.eulerAngles.y;
this.eulerAngles_y = initialRotation.eulerAngles.x;
}
}
2. CameraRotate 脚本 （纯PC环境 鼠标输入）
CameraRotate 脚本适用于桌面端或VR设备，可以实现相机围绕一个目标物体的旋转。对于数字孪生中的静态或动态物体观察，这种控制方式尤为重要。它能够让用户精准地控制相机角度，确保可以从不同的视角查看虚拟物体。
主要功能：
- 目标物体观察：相机始终围绕指定的目标物体旋转，适合需要360度查看物体细节的场景。
- 精细的角度控制：用户可以通过鼠标控制相机在水平和垂直方向上的旋转角度，提供高精度的观察视角。
- 角度限制：为了避免相机的旋转过度（如倒立），垂直角度旋转被限制在一定范围内。
代码实现：
using UnityEngine;
/// <summary>
/// 相机围绕物体观察的简化版本
/// 可以旋转自主控制观察角度
/// </summary>
public class CameraRotate : MonoBehaviour
{
[Header("相机观察的目标物体")]
public Transform targetObject;
public Vector3 targetOffset;
public float averageDistance = 5.0f;
public float maxDistance = 20;
public float minDistance = .6f;
public float xSpeed = 200.0f;
public float ySpeed = 200.0f;
[Header("相机y轴视野范围")]
public int yMinLimit = -80;
public int yMaxLimit = 80;
private float xDeg = 0.0f;
private float yDeg = 0.0f;
private float currentDistance;
private Quaternion currentRotation;
private Quaternion desiredRotation;
private Quaternion rotation;
private Vector3 position;
void Start() { Init(); }
void OnEnable() { Init(); }
public void Init()
{
// 如果目标物体为空，则在相机正前方创建一个观察目标
if (!targetObject)
{
GameObject go = new GameObject("Cam Target");
go.transform.position = transform.position + (transform.forward * averageDistance);
targetObject = go.transform;
}
currentDistance = averageDistance;
position = transform.position;
rotation = transform.rotation;
currentRotation = transform.rotation;
desiredRotation = transform.rotation;
xDeg = Vector3.Angle(Vector3.right, transform.right);
yDeg = Vector3.Angle(Vector3.up, transform.up);
// 相机位置 = 目标物体位置 - 目标与相机在三维下的位置差值
position = targetObject.position - (rotation * Vector3.forward * currentDistance + targetOffset);
}
void LateUpdate()
{
// 按住鼠标左键时旋转相机
if (Input.GetMouseButton(0))
{
xDeg += Input.GetAxis("Mouse X") * xSpeed * 0.02f;
yDeg -= Input.GetAxis("Mouse Y") * ySpeed * 0.02f;
yDeg = ClampAngle(yDeg, yMinLimit, yMaxLimit); // 限制y轴旋转角度
desiredRotation = Quaternion.Euler(yDeg, xDeg, 0);
currentRotation = transform.rotation;
// 平滑旋转
rotation = Quaternion.Lerp(currentRotation, desiredRotation, 0.02f);
transform.rotation = rotation;
}
// 更新相机位置
position = targetObject.position - (rotation * Vector3.forward * currentDistance + targetOffset);
transform.position = position;
}
/// <summary>
/// 限制角度angle的大小在一个范围内
/// </summary>
private static float ClampAngle(float angle, float min, float max)
{
if (angle < -360)
angle += 360;
if (angle > 360)
angle -= 360;
return Mathf.Clamp(angle, min, max);
}
}
数字孪生项目中的应用
通过这两个脚本的结合，你可以实现更高效的视角控制，提升数字孪生的沉浸感和交互性。
例如，在虚拟工厂环境中，用户可以通过触摸操作放大、缩小并旋转相机，查看机器设备的各个细节。而在虚拟建筑物的模型中，用户可以通过 CameraRotate 旋转相机，从多个角度观察建筑物的外观和结构，获得更加全面的视角。